China hat ein neues Tiefbohrungsprojekt gestartet, das bis zu 15 km tief bohren soll. Damit wäre es das tiefste Bohrloch, das jemals auf der Welt gebohrt wurde. Ziel der Initiative ist es, geologische Strukturen zu erforschen, potenzielle Energiereserven zu erschließen und das wissenschaftliche Verständnis des Erdinneren zu verbessern.
China plant, das tiefste Bohrloch der Welt zu bohren, das 15 Kilometer (9 Meilen) unter die Erdoberfläche reichen soll.
Ziel des Projekts ist es, die russische Kola-Supertiefbohrung zu übertreffen, die mit 12.262 m (40.230 Fuß) den aktuellen Rekord hält.
Wissenschaftler wollen tiefe geologische Strukturen erforschen, potenzielle Energieressourcen erschließen und das Erdinnere besser verstehen.
Das Bohren in solch extremen Tiefen stellt große technische Herausforderungen dar, unter anderem hohe Temperaturen und Drücke.
Bei Erfolg könnte das Projekt die Tiefenforschung der Erde revolutionieren und die Möglichkeiten der Erdwärmeenergie erweitern.
China hat ein ehrgeiziges Projekt in Angriff genommen, bei dem es 15 km tief in die Erdkruste bohren will, um die geologische Zusammensetzung des Erdinneren zu erforschen und ungenutzte Energieressourcen zu erschließen. Wenn dies gelingt, wird dies das tiefste Bohrloch sein, das jemals auf der Welt gebohrt wurde, und den aktuellen Rekord übertreffen, den das russische Kola-Supertiefbohrloch hält, das 1989 eine Tiefe von 12,2 km erreichte.
Die Kola-Supertiefbohrung auf der Kola-Halbinsel im Nordwesten Russlands war Teil eines sowjetischen wissenschaftlichen Forschungsprojekts, das 1970 begann. Die Bohrarbeiten, die fast zwei Jahrzehnte dauerten, waren von dem Wunsch getrieben, die Erdkruste über das bisher Beobachtete hinaus zu erforschen.
Obwohl in den tiefsten Schichten extreme Temperaturen von rund 180 °C (356 °F) herrschten – heißer als zunächst erwartet –, lieferte das Projekt wertvolle Erkenntnisse über die Zusammensetzung der Erdkruste und brachte unerwartete Gesteins- und Wasserschichten in Tiefen zum Vorschein, die bislang als trocken galten.
Chinas neue Bohrinitiative wird diese Grenze voraussichtlich deutlich überschreiten und weitere 2,7 km tiefer bohren als das Kola-Bohrloch. Dieses Projekt ist Teil der umfassenderen Strategie des Landes, die Energiesicherheit durch die Erschließung geothermischer und anderer Ressourcen in der Tiefe zu verbessern. Wissenschaftler wollen das Bohrloch auch als natürliches Labor nutzen, um die Bedingungen unter der Oberfläche, seismische Aktivitäten und die Struktur der Erdschichten zu untersuchen, die in solchen Tiefen noch weitgehend unerforscht sind.
Das Bohren in solch extremen Tiefen stellt jedoch eine erhebliche technische Herausforderung dar. Das sowjetische Team in Kola musste spezielle Bohrtechniken entwickeln, um der enormen Hitze und dem Druck standzuhalten, da herkömmliche Bohrgeräte unter extremen Bedingungen versagten.
Ebenso werden für das chinesische Projekt moderne Werkstoffe und Kühlsysteme benötigt, um der enormen Belastung des Bohrers standzuhalten und die strukturelle Integrität in einer Umgebung mit hohen Temperaturen und hohem Druck aufrechtzuerhalten.
Neben den technischen Schwierigkeiten sind die Wissenschaftler auch mit Unsicherheiten hinsichtlich der Zusammensetzung und des Verhaltens der Materialien in diesen Tiefen konfrontiert. Bei der Kola-Supertiefbohrung stieß man unerwartet auf poröses, mit Wasser gefülltes Gestein, was die Stabilität der Bohrlochwände erschwerte. Chinas Projekt könnte auf ähnliche oder sogar noch größere Herausforderungen stoßen, da es bisher unerforschte Tiefen in der Erdkruste erreicht.
Durch tiefere Bohrungen als je zuvor will China beispiellose Einblicke in das Erdinnere gewinnen und gleichzeitig die Möglichkeit untersuchen, tiefe Erdwärmeenergie zu nutzen. Bei Erfolg könnten die Ergebnisse Auswirkungen auf die Geologie, die Energieforschung und die Planetenforschung haben.
Die Initiative wird von der Chinesischen Akademie der Geowissenschaften in Zusammenarbeit mit führenden Universitäten, Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen geleitet.
„Das nationale Wissenschafts- und Technologie-Megaprojekt Deep Earth ist eine zukunftsweisende Strategie, die sich an den globalen wissenschaftlichen Grenzen orientiert und gleichzeitig die nationale Energie- und Ressourcensicherheit gewährleistet“, erklärte Chinas staatliche Nachrichtenagentur Xinhua.
Die Zukunft der Ultratiefbohrungen und die Technologie, die sie in über 15 km Tiefe vorantreibt
Der Erfolg von Ultratiefbohrungen in mehr als 15 km Tiefe hängt von technologischen Fortschritten, robusten Ingenieurtechniken und präziser wissenschaftlicher Planung ab. Angesichts des wachsenden Interesses an der Erforschung tieferer Erdschichten verfeinern Experten ständig die Bohrmethoden, um extremer Hitze, Druck und geologischer Instabilität standzuhalten. Um tiefer zu bohren als jedes Projekt zuvor, ist eine Kombination aus Materialwissenschaft, Automatisierung und innovativen Kühltechnologien erforderlich.
Der Hauptteilnehmer, die Jilin-Universität, skizzierte mehrere technische Herausforderungen, darunter das Management von Bohrschlamm bei hohen Temperaturen und die automatisierte Koordination von ultralangen Bohrsträngen. Diese Herausforderungen sind von entscheidender Bedeutung, um einen kontinuierlichen Betrieb unter Bedingungen sicherzustellen, unter denen herkömmliche Bohrmethoden versagen würden.
Um dieses Problem zu lösen, entwickeln Wissenschaftler hitzebeständige Bohrflüssigkeiten, die ihre Viskosität auch bei extremer thermischer Belastung von über 400 °C (752 °F) beibehalten. Die Flüssigkeiten helfen dabei, den Bohrmeißel abzukühlen und die Bohrlochwände zu stabilisieren. Fortschritte bei der Automatisierung von Bohrgestängen zielen darauf ab, menschliche Eingriffe zu minimieren und präzise gesteuerte Anpassungen der Bohrgeschwindigkeit, des Drehmoments und der Druckverteilung zu ermöglichen.
Die extremen Tiefen, die China erreichen will, erfordern auch eine Neubewertung der Haltbarkeit der Bohrausrüstung. Standardbohrer verschleißen bei hohen Temperaturen und Belastungen schnell, sodass diamantbesetzte Bohrer verwendet werden müssen, die über längere Zeiträume kontinuierlichen Betrieb aushalten. Die strukturelle Integrität des Bohrlochs ist ein weiteres Problem, da Gestein in diesen Tiefen Spannungen ausgesetzt ist, die zu unerwarteten Brüchen und Einstürzen führen können.
Das Projekt baut auf der Initiative „Crust-1 10k“ auf, die erstmals 2018 vorgeschlagen wurde, um die Grenzen der ultratiefen Exploration zu erweitern. Die Erkenntnisse aus den vorherigen Bemühungen haben wertvolle Daten zur Felsmechanik, Bohrlochstabilität und Hochdruckflüssigkeitsprozessen geliefert.
„In einer Tiefe von 13.000 Metern erreichen die Temperaturen 400 Grad Celsius und aufgrund der hohen Spannungen in der Erdkruste besteht die Gefahr, dass Gestein explodiert und das Bohrgestänge beschädigt wird“, sagte Sun Youhong, Vizepräsident der Jilin-Universität und Leiter des Bohrprogramms.
Durch die Verfeinerung automatisierter Bohrtechniken, die Verbesserung von Kühl- und Schmiersystemen und die Integration einer Echtzeit-Datenüberwachung glauben die Forscher, dass sie Barrieren durchbrechen können, die die Erforschung der Tiefen der Erde einst einschränkten. Die im Rahmen des Projekts entwickelte Technologie wird nicht nur zur Energiesicherheit Chinas beitragen, sondern könnte auch zukünftige Bohrmissionen zu Planeten beeinflussen, bei denen unter der Oberfläche von Himmelskörpern ähnlich extreme Bedingungen herrschen.
Aktuelle Entwicklungen im Tiefbohrbereich
Chinas Fähigkeiten bei der Erschließung von Tiefseegebieten haben in den letzten Jahren rasante Fortschritte gemacht. Am 5. März 2024 gelang ein großer Durchbruch. Das Bohrloch „Shenditake 1“ in der Taklamakan-Wüste des Tarim-Beckens wurde mit einer Tiefe von 10 km (6,2 Meilen) zur tiefsten vertikalen Bohrung Asiens. Das Projekt stellt einen wichtigen Schritt in Chinas langfristiger Strategie zur Erforschung und Nutzung tiefseeländischer Ressourcen dar.
Das Bohrloch soll noch weiter ausgedehnt werden, wobei die Ingenieure eine Endtiefe von 11,1 km (6,7 Meilen) anstreben. Die Bedeutung des Projekts geht über das Aufstellen von Tiefenrekorden hinaus; es ist ein Testfeld für extreme Bohrtechnologien und liefert wertvolle Daten darüber, wie man tief unter der Erde mit Hochdruck- und Hochtemperaturbedingungen umgeht. Die gewonnenen Daten werden direkt zu zukünftigen ultratiefen Bohrinitiativen beitragen, darunter auch zu dem ehrgeizigen 15 km (9 Meilen) tiefen Bohrloch, das China derzeit vorbereitet.
Das Bohren solcher extremen Brunnen ist mit zahlreichen Herausforderungen verbunden, die von unvorhersehbaren geologischen Formationen bis hin zur Beherrschung der Haltbarkeit der Geräte bei großer Hitze und Belastung reichen.
„Es dauerte fast fünf Monate, um von der Oberfläche bis zu einer Tiefe von acht Kilometern (fünf Meilen) zu bohren, während es über vier Monate dauerte, um von acht Kilometern auf zehn Kilometer (6,2 Meilen) zu bohren“, sagte Wang Chunsheng, Chefexperte des Tarim-Ölfelds der China National Petroleum Corporation.
Der langsame, aber methodische Ansatz gewährleistet Stabilität und Sicherheit, während die Ingenieure die Grenzen der Bohrtiefe erweitern.
Die Taklamakan-Wüste wurde für die ultratiefe Bohrung ausgewählt, da die Region für ihre reichen Öl- und Gasreserven bekannt ist. Das Tarim-Becken birgt einige der größten unerschlossenen Vorkommen Chinas. Tiefbohrungen in solchen Regionen sind von entscheidender Bedeutung, um verborgene Kohlenwasserstoffreserven zu kartieren und zu verstehen, wie sich geologische Formationen unter extremen Bedingungen verhalten.
Auf der Grundlage des Shenditake-1-Projekts verfeinert China seinen Ansatz für zukünftige Ultratiefbohrungen, die zur Entdeckung neuer Energievorkommen führen könnten.
Bohrlöcher sind für die wissenschaftliche Erforschung des Erdinneren unerlässlich, beispielsweise für die Untersuchung seismischer Aktivitäten, des Potenzials geothermischer Energie und der Erforschung tiefer Biosphären. Je tiefer Wissenschaftler bohren können, desto mehr können sie über unterirdische Wärmeströme, tektonische Bewegungen und sogar mikroskopische Lebensformen erfahren, die unter extremen Bedingungen im Untergrund gedeihen.
Während China seine Initiativen zur Tiefseebohrung weiter vorantreibt, werden die Erkenntnisse aus der Bohrung Shenditake 1 eine wichtige Rolle bei der Gestaltung künftiger Projekte spielen, die auf Tiefen von mehr als 15 km (9,3 Meilen) abzielen.
https://www.youtube.com/watch?v=G46pntjf6Ac
